Pharmazeutische Produktion
Medikamente aus dem 3D-Drucker
Forschung | In einem gemeinsamen Projekt erforschen Wissenschaftler der TH Köln und HHU Düsseldorf die Medikamentenherstellung mittels 3D-Druck. Im Fokus stehen Arzneimittel unterschiedlicher Dosis für individualisierte Kleinst- und Kleinchargen.
Individuell zugeschnittene Medikamente haben eine erhöhte Wirksamkeit und geringere Nebenwirkungen. Daher bedarf es neuer Methoden, um Tabletten in kleinen Mengen effektiv herzustellen. Die TH Köln und die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) erforschen in einem gemeinsamen Projekt die Möglichkeiten des 3D-Drucks in der pharmazeutischen Produktion.
Basis des Projektes ist ein pharmazeutischer Schmelzextruder, in dem die Ausgangssubstanzen für die Medikamente vermischt und aufgeschmolzen werden, und ein neu zu entwickelndes Drucksystem für die Herstellung oraler Darreichungsformen wie zum Beispiel Tabletten. Im Extruder werden pharmazeutische Wirkstoffe unter anderem mit bioresorbierbaren Polymeren – also Kunststoffen, die der Körper abbauen kann – verarbeitet und aufgeschmolzen.
Drucksystem arbeitet diskontinuierlich
»Unser Augenmerk liegt darauf, ein absolut homogenes Gemisch herzustellen, das den Qualitätsstandards der Arzneimittelherstellung entspricht und jederzeit reproduzierbar ist«, sagt Dr. Julian Quodbach vom Institut für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie der HHU. Insbesondere die Produktion von Medikamenten mit sehr geringer Wirkstoffdosierung sei dabei die Herausforderung.
Das Labor für Fertigungssysteme der TH Köln entwickelt das Drucksystem, das direkt an den Extrusionsprozess anschließt und etwa 100 Tabletten pro Stunde produzieren soll. »Wenn der Extruder einmal optimal eingestellt ist, muss er dauerhaft fördern und kontinuierlich Material liefern, um die Qualität und Gleichförmigkeit der Tabletten zu garantieren«, erklärt Tilmann Spitz von der TH Köln. Das Drucksystem hingegen arbeite diskontinuierlich und müsse prozessbedingt kurze Pausen einlegen, damit die einzelnen Darreichungsformen nicht durch Stränge verbunden sind und kein Material vergeudet wird. Daher wird das Team ein Puffersystem entwickeln, in dem das Material für eine gewisse Zeit bei Schmelztemperatur gespeichert und wieder abgegeben werden kann.
Größere Materialvielfalt durch 3D-Druck ohne Zwischenprodukt
Im herkömmlichen 3D-Druck wird die Polymer-Wirkstoffmasse nach dem Verlassen des Extruders zu langen Kunststoffsträngen, den sogenannten Filamenten, verarbeitet. Diese werden dann in einem 3D-Drucker ein zweites Mal aufgeschmolzen und gedruckt. »Da wir den Druckkopf direkt hinter dem Extruder platzieren, sparen wir das Zwischenprodukt. Die Polymere müssen nur einmal aufgeschmolzen werden, was besonders für hitzeempfindliche Wirkstoffe gut ist«, sagt Spitz.
Das Forschungskonsortium erhofft sich von der neuen Technologie auch, dass eine größere Bandbreite an Polymer-Wirkstoffkombinationen und sogar Wachse oder Lipide verarbeitet werden können. »Es gibt eine Reihe von Polymeren, die dabei helfen, schwer lösliche Wirkstoffe besser in den Körper aufnehmen zu können«, so Quodbach. Diese möchten er und sein Team gerne verarbeiten. Wachse und Lipide zeigen andere interessante Effekte, lassen sich aber nicht zu 3D-druckbaren Filamenten verarbeiten. (me)
Schlagworte: Pharma, Medikamente, Produktion, 3D-Druck
